JPH0676914B2 - 音響センサ - Google Patents
音響センサInfo
- Publication number
- JPH0676914B2 JPH0676914B2 JP3172687A JP3172687A JPH0676914B2 JP H0676914 B2 JPH0676914 B2 JP H0676914B2 JP 3172687 A JP3172687 A JP 3172687A JP 3172687 A JP3172687 A JP 3172687A JP H0676914 B2 JPH0676914 B2 JP H0676914B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical fiber
- face
- acoustic sensor
- mode optical
- coated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はファブリ・ペロー干渉計を利用して音響信号を
光の強度変化に置換して検出する音響センサに関するも
のである。
光の強度変化に置換して検出する音響センサに関するも
のである。
従来の技術 近年、半導体レーザや光ファイバが実用期に入ったこと
により、ファブリ・ペロー干渉計を利用した光学的な音
響センサが開発されつつある。
により、ファブリ・ペロー干渉計を利用した光学的な音
響センサが開発されつつある。
以下、図面を参照しながら、上述したような従来の音響
センサの一例について説明する。
センサの一例について説明する。
第２図は従来の音響センサの基本構成の一部切欠き断面
図を示すものである。第２図において、１はシングルモ
ード半導体レーザ、２は出射端面が半透過膜状に反射コ
ートされたシングルモード光ファイバ、３は入射端面が
半透過膜状に反射コートされ、かつ出射端面が無反射コ
ートされた振動膜である。ファブリ・ペロー干渉計はシ
ングルモード光ファイバ２と振動膜３の反射コートされ
た対向面間で形成されている。５は光アイソレータ、６
は光分岐器である。41は振動膜保持部、42は光ファイバ
保持部である、Iiはファブリ・ペロー干渉計への入射
光、強度Itはその透過光強度、またIrはその反射光強度
である。
図を示すものである。第２図において、１はシングルモ
ード半導体レーザ、２は出射端面が半透過膜状に反射コ
ートされたシングルモード光ファイバ、３は入射端面が
半透過膜状に反射コートされ、かつ出射端面が無反射コ
ートされた振動膜である。ファブリ・ペロー干渉計はシ
ングルモード光ファイバ２と振動膜３の反射コートされ
た対向面間で形成されている。５は光アイソレータ、６
は光分岐器である。41は振動膜保持部、42は光ファイバ
保持部である、Iiはファブリ・ペロー干渉計への入射
光、強度Itはその透過光強度、またIrはその反射光強度
である。
以上のように構成された従来の音響センサについて、以
下その動作について説明する。
下その動作について説明する。
第３図はファブリ・ペローの干渉計の模式図である。第
３図において、R1はシングルモード光ファイバ２の反射
コート面の強度反射率、R2は振動膜３の反射コード面の
強度反射率である。このとき、入射光強度Iiに対する反
射光強度Irはよく知られているように（１）式で与えら
れる。
３図において、R1はシングルモード光ファイバ２の反射
コート面の強度反射率、R2は振動膜３の反射コード面の
強度反射率である。このとき、入射光強度Iiに対する反
射光強度Irはよく知られているように（１）式で与えら
れる。
d:光ファイバ端面−振動膜間の瞬時的な距離 λ：入射光の波長である。
第４図は第３図に示したファブリ・ペロー干渉計の動作
を示すものである。第４図において横軸は光ファイバ端
面−振動膜間の瞬時的な距離ｄ、縦軸は入射光強度Iiに
対する反射光強度Irの比である。曲線ａは（１）式およ
び（２）式から求めたファブリ・ペロー干渉計すなわち
音響センサの動作曲線である。点P0およびP1はそれぞれ
光ファイバ端面−振動膜間の静的距離d0によって決定さ
れる音響センサの動作点である。曲線ｂおよびｂ′は正
弦波的に音波を加えた時の振動膜の振動波形、曲線Ｃお
よびＣ′はそれぞれの動作点における振動膜の振動に対
する音響センサの出力波形である。すなわち、音波が加
わると振動膜が変位（△ｄ）し、光ファイバ端面−振動
膜間の瞬時的な距離ｄは以下の（３）式に示すようにな
り、 ｄ＝d0＋△ｄ ……（３） そのｄの値に対応したIr/Iiの光出力が得られる。この
ように、音響センサの出力波形は、動作点の位置によっ
て異なる。したがって、動作点を最適化しなければなら
ない。従来は動作点の最適化は、音響センサの組立時に
d0の調節を行なって対処していた。
を示すものである。第４図において横軸は光ファイバ端
面−振動膜間の瞬時的な距離ｄ、縦軸は入射光強度Iiに
対する反射光強度Irの比である。曲線ａは（１）式およ
び（２）式から求めたファブリ・ペロー干渉計すなわち
音響センサの動作曲線である。点P0およびP1はそれぞれ
光ファイバ端面−振動膜間の静的距離d0によって決定さ
れる音響センサの動作点である。曲線ｂおよびｂ′は正
弦波的に音波を加えた時の振動膜の振動波形、曲線Ｃお
よびＣ′はそれぞれの動作点における振動膜の振動に対
する音響センサの出力波形である。すなわち、音波が加
わると振動膜が変位（△ｄ）し、光ファイバ端面−振動
膜間の瞬時的な距離ｄは以下の（３）式に示すようにな
り、 ｄ＝d0＋△ｄ ……（３） そのｄの値に対応したIr/Iiの光出力が得られる。この
ように、音響センサの出力波形は、動作点の位置によっ
て異なる。したがって、動作点を最適化しなければなら
ない。従来は動作点の最適化は、音響センサの組立時に
d0の調節を行なって対処していた。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような音響センサの動作点の最適
化法はλ0/100程度の微調整が必要であり、極めて困難
であった。たとえば、λ０＝830nmの場合、10nm程度の
精度で微調整を行なわなければならない。さらに、一度
組み上げてd0を固定してしまうと、事後の調整はほとん
ど出来ず、これらのため歩留りが極めて悪いという問題
点を有していた。
化法はλ0/100程度の微調整が必要であり、極めて困難
であった。たとえば、λ０＝830nmの場合、10nm程度の
精度で微調整を行なわなければならない。さらに、一度
組み上げてd0を固定してしまうと、事後の調整はほとん
ど出来ず、これらのため歩留りが極めて悪いという問題
点を有していた。
本発明は上記欠点に鑑み、音響センサの動作点の制御が
組立後に極めて容易に行え、歩留りが極めて高くなる音
響センサを提供するものである。
組立後に極めて容易に行え、歩留りが極めて高くなる音
響センサを提供するものである。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の音響センサは、中
心波長λ０、波長可変幅±△λのシングルモード半導体
レーザと、上記シングルモード半導体レーザに結合さ
れ、かつ出射端面が半透過膜状に反射コートされたシン
グルモード光ファイバと、上記シングルモード光ファイ
バの出射端面に対向して間隔d0で配置され、かつ入射端
面が半透過膜状に反射コートされ、さらに出射端面が無
反射コートされた振動膜とを具備し、上記シングルモー
ド光ファイバと上記振動膜とで形成されたファブリ・ペ
ロー干渉計からの帰還光を再び上記シングルモード光フ
ァイバに帰還し、その帰還光を検出するよう構成されて
いる。
心波長λ０、波長可変幅±△λのシングルモード半導体
レーザと、上記シングルモード半導体レーザに結合さ
れ、かつ出射端面が半透過膜状に反射コートされたシン
グルモード光ファイバと、上記シングルモード光ファイ
バの出射端面に対向して間隔d0で配置され、かつ入射端
面が半透過膜状に反射コートされ、さらに出射端面が無
反射コートされた振動膜とを具備し、上記シングルモー
ド光ファイバと上記振動膜とで形成されたファブリ・ペ
ロー干渉計からの帰還光を再び上記シングルモード光フ
ァイバに帰還し、その帰還光を検出するよう構成されて
いる。
作 用 本発明は上記構成によって、音響センサの動作点の制御
が、組立後に極めて容易に行え、歩留りが極めて高くな
る。
が、組立後に極めて容易に行え、歩留りが極めて高くな
る。
実施例 以下、本発明の一実施例において、図面を参照しながら
説明する。
説明する。
第１図は本発明の一実施例における音響センサの基本構
成の一部切欠き断面図を示すものである。第１図におい
て、４はシングルモード光ファイバ２と振動膜３との間
の保持部である。それ以外は従来例と同じである。ここ
で、光ファイバ端面−振動膜間の静的距離d0は少くとも 以上に設定されている。
成の一部切欠き断面図を示すものである。第１図におい
て、４はシングルモード光ファイバ２と振動膜３との間
の保持部である。それ以外は従来例と同じである。ここ
で、光ファイバ端面−振動膜間の静的距離d0は少くとも 以上に設定されている。
以上のように構成された音響センサについて、その動作
について説明する。
について説明する。
音響−光変換器として動作は従来例と同じなので省略
し、以下動作点の制御について説明する。
し、以下動作点の制御について説明する。
第４図に示したように音響センサの動作曲線は入射光の
波長λの２分の１の周期関数となる。したがって、動作
点の制御を波長を変化させて100％最適化するために
は、組立後の光ファイバ端面−振動膜間の静的距離d0に
おける（２）式のδの値をδ０とすると、中心波長
λ０、波長可変幅±△λのシングルモード半導体レーザ
によって波長をλ０−△λからλ０＋△λまで変化させ
た時に、δの値がδ０＋π/2からδ０−π/2まで変化で
きれば良い。すなわち、以下の（４）式、（５）式に示
される。
波長λの２分の１の周期関数となる。したがって、動作
点の制御を波長を変化させて100％最適化するために
は、組立後の光ファイバ端面−振動膜間の静的距離d0に
おける（２）式のδの値をδ０とすると、中心波長
λ０、波長可変幅±△λのシングルモード半導体レーザ
によって波長をλ０−△λからλ０＋△λまで変化させ
た時に、δの値がδ０＋π/2からδ０−π/2まで変化で
きれば良い。すなわち、以下の（４）式、（５）式に示
される。
（４）式または（５）式より以下の（６）式が導かれ
る。
る。
d0を少くともλ2 0/（８・△λ）以上に設定することに
より動作点の最適化が100％可能となる。たとえば、λ
０＝830nmで△λ＝±0.2nmの場合、d0は約430μｍ以上
となる。また、d0の値はあまり大きくすると、保持部４
の熱膨脹により動作点が変動するので△2 0/（８・△
λ）の値に近く決定する。
より動作点の最適化が100％可能となる。たとえば、λ
０＝830nmで△λ＝±0.2nmの場合、d0は約430μｍ以上
となる。また、d0の値はあまり大きくすると、保持部４
の熱膨脹により動作点が変動するので△2 0/（８・△
λ）の値に近く決定する。
以上のように本実施例によれば、光ファイバ端面と振動
膜とで形成されたファブリ・ペロー干渉計の距離を少く
とも 以上に設定することにより、音響センサの動作点の最適
化が組立前には必要なく、組立後、100％可能となるた
め、歩留りが極めて高くなる。
膜とで形成されたファブリ・ペロー干渉計の距離を少く
とも 以上に設定することにより、音響センサの動作点の最適
化が組立前には必要なく、組立後、100％可能となるた
め、歩留りが極めて高くなる。
発明の結果 以上のように本発明は、 中心波長λ０、波長可変幅±△λのシングルモード半導
体レーザと、上記シングルモード半導体レーザに結合さ
せ、かつ出射端面が半透過膜状に反射コートされたシン
グルモード光ファイバと、上記シングルモード光ファイ
バの出射端面に対向して少なくともλ2 0/（８・△λ）
以上の間隔d0で配置され、かつ入射端面が半透過膜状に
反射コートされ、さらに出射端面が無反射コートされた
振動膜とを具備し、上記シングルモード光ファイバと上
記振動膜とで形成されたファブリ・ペロー干渉計からの
帰還光を再び上記シングルモード光ファイバに帰還し、
その帰還光を検出することにより、事前の動作点の調節
が不要で、組立後に動作点の最適化が可能なため、組立
が極めて容易な上、歩留りが極めて向上する音響センサ
を提供することができる。
体レーザと、上記シングルモード半導体レーザに結合さ
せ、かつ出射端面が半透過膜状に反射コートされたシン
グルモード光ファイバと、上記シングルモード光ファイ
バの出射端面に対向して少なくともλ2 0/（８・△λ）
以上の間隔d0で配置され、かつ入射端面が半透過膜状に
反射コートされ、さらに出射端面が無反射コートされた
振動膜とを具備し、上記シングルモード光ファイバと上
記振動膜とで形成されたファブリ・ペロー干渉計からの
帰還光を再び上記シングルモード光ファイバに帰還し、
その帰還光を検出することにより、事前の動作点の調節
が不要で、組立後に動作点の最適化が可能なため、組立
が極めて容易な上、歩留りが極めて向上する音響センサ
を提供することができる。
第１図は本発明の一実施例における音響センサの基本構
成を示す一部切欠き断面図、第２図は従来の音響センサ
の基本構成を示す一部切欠き断面図、第３図はファブリ
・ペロー干渉計の模式図、第４図は第３図に示したファ
ブリ・ペロー干渉計の動作を示す特性図である。 １……シングルモード半導体レーザ、２……シングルモ
ード光ファイバ、３……振動膜、４……保持部、５……
光アイソレータ……、６……光分岐器。
成を示す一部切欠き断面図、第２図は従来の音響センサ
の基本構成を示す一部切欠き断面図、第３図はファブリ
・ペロー干渉計の模式図、第４図は第３図に示したファ
ブリ・ペロー干渉計の動作を示す特性図である。 １……シングルモード半導体レーザ、２……シングルモ
ード光ファイバ、３……振動膜、４……保持部、５……
光アイソレータ……、６……光分岐器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 勝治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 直野 博之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−152922（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】中心波長λ0,波長可変幅±△λのシングル
モード半導体レーザと、上記シングルモード半導体レー
ザに結合され、かつ出射端面が半透過膜状に反射コート
されたシングルモード光ファイバと、上記シングルモー
ド光ファイバの出射端面に対向して少なくともλ2 0/
（８・△λ）以上の間隔d0で配置され、かつ入射端面が
半透過膜状に反射コートされ、さらに出射端面が無反射
コートされた振動膜とを具備し、上記シングルモード光
ファイバと上記振動膜とで形成されたファブリ・ペロー
干渉計からの帰還光を再び上記シングルモード光ファイ
バに帰還し、その帰還光を検出するよう構成してなる音
響センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3172687A JPH0676914B2 (ja) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | 音響センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3172687A JPH0676914B2 (ja) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | 音響センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63198829A JPS63198829A (ja) | 1988-08-17 |
| JPH0676914B2 true JPH0676914B2 (ja) | 1994-09-28 |
Family
ID=12339043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3172687A Expired - Lifetime JPH0676914B2 (ja) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | 音響センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0676914B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102119323B (zh) * | 2008-07-10 | 2013-07-24 | 诺思罗普格鲁曼制导与电子股份有限公司 | 使用推挽双波长法布里-珀罗传感器的光纤声传感器系统和方法 |
-
1987
- 1987-02-13 JP JP3172687A patent/JPH0676914B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63198829A (ja) | 1988-08-17 |
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